WO2006000332A1 - Device and method for stabilising a motor vehicle - Google Patents

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WO2006000332A1 PCT/EP2005/006451 EP2005006451W WO2006000332A1 WO 2006000332 A1 WO2006000332 A1 WO 2006000332A1 EP 2005006451 W EP2005006451 W EP 2005006451W WO 2006000332 A1 WO2006000332 A1 WO 2006000332A1
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Definitions

  • the invention relates to a device and a method for stabilizing a vehicle, having a detection device which is provided for determining an actual value of the transverse dynamics of the vehicle describing transverse dynamics variable, and having an evaluation unit which determines a desired value for the transverse dynamics variable and limits it to a limit value determined as a function of a predefined stability condition, if it is found that the setpoint value of the transverse dynamic quantity exceeds the determined limit value, wherein the evaluation unit controls vehicle units provided for influencing the longitudinal and / or lateral dynamics of the vehicle as a function of a comparison between the determined actual value and the determined and, if appropriate, limited setpoint value of the transverse dynamics variable are controlled in such a way that the driving stability of the vehicle is increased.
  • Such a stabilization system for a vehicle is apparent from the document DE 198 30 189 Al.
  • the vehicle has a device for yaw moment control, which controls the yaw rate of the vehicle in a known way by wheel-selective interventions in Radbremsein ⁇ the vehicle to a driver default dependent setpoint, the setpoint to avoid tipping over the vehicle on ei ⁇ NEN physically meaningful value is limited. Since only an indirect physical relationship exists between the yaw rate used for the yaw moment control and the occurrence of a tilt or spin tendency of the vehicle, inaccuracies in the assessment of the actual stability state of the vehicle inevitably result. Under unfavorable conditions, this can lead to an inadequate execution of the wheel-selective interventions in the wheel brake devices of the vehicle, which is inappropriate for the actual stability state.
  • the device for stabilizing a vehicle further comprises, in addition to a detection device which is provided for determining an actual value of a transverse dynamics parameter describing the lateral dynamics of the vehicle, an evaluation unit which determines a desired value for the transverse dynamics variable and determines it to a condition dependent on a predetermined stability condition Limits limited if it appears that the setpoint value of the transverse dynamics quantity exceeds the determined Grenz ⁇ value magnitude, wherein the evaluation unit provided for influencing the longitudinal and / or lateral dynamics of the vehicle provided3.1aggregate depending on a comparison between the determined actual value and the erstoff ⁇ th and possibly limited setpoint of Querdynamik ⁇ size controls such that the driving stability of the vehicle is increased.
  • the lateral dynamics quantity comprises a tilt angle variable which describes a tilt angle of the vehicle and / or a slip angle variable which indicates one describes a slip angle occurring in a vehicle wheel.
  • the skew angle here indicates that angular deviation which occurs due to wheel side forces between the actual rolling direction of the vehicle wheel and its rim plane.
  • the tilt angle and / or the slip angle is physically directly related to the occurrence of a tilting and / or slipping tendency of the vehicle, it is largely possible to avoid inaccuracies in the assessment of the stability state of the vehicle, so that the actual stability state is obtained adequate implementation of the vehicle stabilizing measures can be ensured.
  • the tilt angle size describes the tilt angle itself and / or the temporal behavior of the tilting angle, so that a tendency to tilt of the vehicle can be reliably detected by evaluating the tilt angle variable.
  • the temporal behavior of the tilt angle results beispielswei ⁇ se by temporal derivative of the tilt angle.
  • the tilt angle represents a rotation of the vehicle about an axis of rotation oriented in the vehicle longitudinal direction, which may also be a rotation of the vehicle about an axis of rotation oriented in the vehicle transverse direction or a superimposition of the two aforementioned rotations.
  • the slip angle size describes the skew angle occurring at a front wheel axle of the vehicle and / or the slip angle occurring at a rear wheel axle of the vehicle. Since the skew angle occurring at the front wheel axle and / or the slip angle occurring at the rear wheel axle have a physiologically direct connection to the occurrence of an overlay angle. or Unter thoroughlyungstendenz the vehicle is, a spin tendency of the vehicle can be detected particularly reliable by evaluating the skew angle.
  • the latter is particularly the case when the skew angle size describes a skew angle difference between the skew angle occurring at the front wheel axle of the vehicle and the skew angle occurring at the rear wheel axle of the vehicle, because due to magnitude and sign the skew angle difference directly affects the occurrence an oversteer or Unter thoroughlyungstendenz and thus a tendency to spin of the vehicle can be closed.
  • the evaluation unit for carrying out vehicle-stabilizing measures as a function of the comparison between the actual value and the desired value of the transverse dynamics variable sets a target value of a yawing moment variable for increasing the driving stability on the vehicle. which describes a yaw moment acting on the vehicle.
  • the vehicle gensets are then controlled in such a way that an actual value of the yaw moment variable corresponding to the determined setpoint value is set on the vehicle.
  • the vehicle assemblies include in particular Radbremseinrich ⁇ lines, which are provided for braking vehicle wheels, the control of Radbrems recognizeden er ⁇ for increasing the driving stability of the vehicle by radselektive specification to be generated braking torque and / or braking forces er ⁇ follows. Since such braking torques and / or braking forces can be generated in the case of pressure-operated wheel brake devices with high accuracy and with a slight time delay, a particularly precise and responsive implementation of the vehicle-stabilizing measures is made possible.
  • the vehicle-stabilizing measures can be carried out particularly precisely if, when the wheel-selective specification of the braking torques and / or braking forces to be generated, a possibly present driver-side braking torque and / or braking force requirement is also taken into account.
  • the braking torque and / or braking force request can be derived, for example, from a driver-side actuation of a brake operating element provided for controlling the wheel brake devices.
  • vehicle-stabilizing inputs into the drive and / or the steering of the vehicle can also be undertaken, for example by suitable reduction of the drive torque and / or in the form of steering corrections counteract an occurring tilt and / or spin tendency of the vehicle.
  • the actual value and / or the desired value and / or the limit value of the transverse dynamics variable are determined on the basis of an input variable which describes the instantaneous state of motion of the vehicle.
  • the determination of the actual value and / or the desired value and / or the limit value of the transverse dynamics variable can take place under real-time conditions, so that the occurrence of a tilting and / or swerving tendency of the vehicle can be directly reacted, and can be largely avoided time delays in the implementation of vehicle stabilizing measures. If no great demands are placed on the accuracy of the limitation of the setpoint value, it is possible to save the computational effort otherwise required for its determination by fixed specification of the limit value.
  • the state of motion variable is a longitudinal speed variable which describes a longitudinal speed of the vehicle, and / or a lateral velocity variable describing a lateral velocity of the vehicle, and / or a lateral acceleration variable describing a lateral acceleration acting on the vehicle, and / or a buoyancy variable describing the lateral angle of the vehicle, and / or a yaw rate describing the yaw rate of the vehicle, and / or a wheel steering angle variable describing a wheel steering angle set on steerable vehicle wheels, and / or spring travel amounts describing spring deflection occurring at wheel spring devices of the vehicle, and / or a roll rate variable; which describes the roll rate of the vehicle, and / or about a center of gravity position that describes the position of the vehicle's center of gravity, and / or a Haftrei ⁇ advertising size that describes a occurring between vehicle wheels and Fahr ⁇ track surface stiction.
  • Fig. 1 is a schematically illustrated embodiment of
  • Fig. 2 shows an embodiment of the Verfah ⁇ invention
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated embodiment of the device for stabilizing a vehicle.
  • the device which is a fahr ⁇ based on a Riccati regulator stability controller for performing acts zeugstabil is measures, in addition to having Er ⁇ detection means 10, which is a mik echo the transverse dynamics of the vehicle described Querdyna ⁇ for detecting an actual value of x provided , furthermore an evaluation unit 11, which is in communication with the detection device 10, setting a target value x so n determined for the lateral dynamics variable, and in response to a subsequent comparison between the determined actual value is x and the target value determined x soll of the lateral dynamics variable for influencing the longitudinal and / or transverse dynamics of the vehicle providedhuiaggre ⁇ gate 12 so controls in that the driving stability of the vehicle is increased.
  • the transverse dynamics variable includes a tilt angle variable ⁇ , which describes a tilt angle ⁇ of the vehicle, and / or a slip angle variable a, which corresponds to a slip angle a appearing on a vehicle wheel. describes.
  • the skew angle ⁇ indicates the angular deviation that occurs due to wheel side forces between the actual rolling direction of the vehicle wheel and its rim plane.
  • the skew angle variable ot describes the skew angle ⁇ h occurring at a rear wheel axle of the vehicle, that is to say
  • the tilt angle variable ⁇ represents a rotation of the vehicle about a rotational axis oriented in the vehicle longitudinal direction, ie about the roll axis of the vehicle, which alternatively also involves a rotation about an axis of rotation oriented in the vehicle transverse direction or an overlap of the two above may be called rotations.
  • a tilting angle sensor can also be present instead of the spring travel sensors 10a, by means of which the tilting angle ⁇ of the vehicle and / or its temporal behavior for determining the tilting angle variable ⁇ can be detected directly.
  • the temporal behavior of the tilt angle ⁇ is then obtained by temporal derivation of the detected tilt angle cp.
  • the tilt angle sensor since the tilt angle quantity ⁇ represents a rotation of the vehicle about the roll axis oriented in the longitudinal direction of the vehicle, it is possible in particular for the tilt angle sensor to detect a roll rate variable which describes the roll rate of the vehicle, whereby the roll rate size is integrated by offset-corrected integration the tilt angle ⁇ can be gained by the axis of rotation oriented in the vehicle longitudinal direction.
  • the evaluation unit 11 determines the skew angle variable ⁇ on the basis of a longitudinal velocity variable V 1 , which describes the longitudinal velocity of the vehicle, and / or a float angle variable ⁇ , which describes the float angle of the vehicle, and / or a yaw rate ⁇ , which the Yaw rate of the vehicle describes, and / or a Rad ⁇ steering angle ⁇ , which describes the wheel steered ein ⁇ on steerable vehicle wheels, wherein a connection of the shape
  • the size l h here represents the distance between the center of gravity of the vehicle and the rear wheel axis of the vehicle in the vehicle longitudinal direction.
  • the determination of the longitudinal speed variable V 1 takes place in the evaluation unit 11 by evaluation of wheel speed signals which are provided by wheel speed sensors 10 b, which detect the wheel speeds occurring at vehicle wheels. Parallel to this, the evaluation unit 11 determines the yaw rate quantity ⁇ on the basis of a yaw rate signal provided by a yaw rate sensor 10c for detecting the yaw rate of the vehicle, and the wheel steering angle ⁇ on the basis of a wheel steering angle signal from one for detecting the wheel steering angle provided Rad ⁇ steering angle sensor 10d is available determined.
  • the determination of the lateral velocity variable v q is effected by offset-corrected integration of a lateral acceleration variable a q , which describes a transverse control acting on the vehicle.
  • the lateral acceleration quantity a q is determined here by the evaluation unit 11 on the basis of a transverse acceleration signal which is provided by a transverse acceleration sensor 10 e which detects the lateral acceleration acting on the vehicle.
  • the lateral velocity variable v q can also be measured directly or can be determined using an observer model, in which, for example, the wheel steering angle variable ⁇ and the longitudinal velocity variable V 1 are received.
  • buoyancy angle ß has small values, so that equation (1.5a) approximates to a good approximation
  • the float angle variable ⁇ can be simply expressed by the determined wheel steering angle variable ⁇ (so-called Ackermann relationship),
  • the determination of the vector components occurring in equation (1.6) is based on an actual value z is a state variable which fully and uniquely characterizes the instantaneous state of motion of the vehicle.
  • the actual value z is the state variable resulting from the swing angle ß and / or the yaw rate ⁇ and / or the tilt angle ⁇ .
  • the state variable For the time derivative of the actual value z , the state variable,
  • the actual value x is the transverse dynamic quantity then results from the actual value z is the state variable by executing a state transformation of the shape
  • x is -: i. ii)
  • Equation (1.11) considerably facilitates the realization of the stability controller. This is especially the case when Equation (1.11) leads to an initially affine representation of the shape
  • ⁇ ⁇ x is - f 3 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ) + g 3 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ) M B ( ⁇ (1.12) f t ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ) + g 4 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ) M B; ⁇ j
  • equation (1.12) yields a total of two desired values M 5011 ⁇ M ⁇ j1 to be set on the vehicle; for the yaw moment size,
  • the center of gravity position size s sp is obtained by evaluating the temporal behavior of the spring deflection paths occurring at the wheel spring devices, that is to say by temporal evaluation of the spring travel variables
  • the evaluation unit 11 limits the setpoint value x so n of the transverse dynamic quantity that enters the equations (1.13a) and (1.13b) to a limit value x limit prescribed as a function of a predetermined stability condition , if it appears that the setpoint value x soU of the transverse dynamic quantity exceeds the limit value x limit in terms of magnitude.
  • the static friction variable ⁇ r is determined in the evaluation unit 11 on the basis of a roadway condition signal which is provided by a roadway condition sensor 10 f provided for detecting the roadway surface condition.
  • the limit value x limit of the transverse dynamic quantity can also be fixed.
  • the roadway condition sensor 10f like the spring travel sensors 10a, the wheel speed sensors 10b, the yaw rate sensor 10c, the wheel steering angle sensor 10d and the lateral acceleration sensor 10e, is part of the detection device 10.
  • the quantities determined by means of the detection device 10 from the evaluation unit 11 in this case form the input variables of the stability controller. Since these describe the instantaneous state of motion of the vehicle, the desired value M soll of the yaw moment variable can be determined under real-time conditions, so that it is possible to react directly to the occurrence of a tilt or spin tendency of the vehicle.
  • the stability controller uses in each case the magnitude-larger of the two setpoints M g011 , M 3011 given by the equations (1.13a) and (1.13b),
  • M 5011 MaX [IM ⁇ 011 I, IM s ⁇ oll I], (1. 16,)
  • This approach has the advantage that the occurrence of both a tilt and a tendency to spin of the vehicle can be counteracted simultaneously.
  • the evaluation unit 11 controls the vehicle units 12 then in dependence of the process performed in the equations (1.13a) and (1.13b) comparison between the determined actual value x and value the detected and possibly limited Soll ⁇ x to the transverse dynamics variable, q o, ⁇ ( ⁇ s - ⁇ ), qi, ⁇ ( ⁇ s - ⁇ ), q 2 , ⁇ ( ⁇ s ⁇ ⁇ " ) un ( d qo, o ⁇ (oc h , s - ⁇ h ) such that ei ' n the ermit ⁇ telten setpoint M 3011 M corresponding actual value is the Giermo ⁇ management size to the vehicle is set.
  • the vehicle units 12 are, for example, wheel brake devices 12a... 12d provided for braking vehicle wheels, which can be actuated by a control device 12e on the part of the evaluation unit 11.
  • the control device 12e is an arrangement of electromechanical pressure valves in the case of pressure-driven wheel brake devices 12a.
  • the control of the wheel braking device 12a... 12d takes place in accordance with the ascertained setpoint value M soll of the yaw moment variable by means of wheel-selective predetermination of braking torques and / or braking forces to be generated.
  • the evaluation unit 11 takes into account the braking-torque and / or braking force requirement, if present on the driver side, during the wheel-selective specification of the braking torques and / or braking forces to be generated.
  • the braking torque and / or braking force request results from a driver-side actuation of a brake operating element 13 provided for actuating the wheel brake devices 12a to 12d, which is a conventional brake pedal, for example.
  • a brake operating element sensor 14 In order to detect the driver-side actuation of the brake operating element 13, a brake operating element sensor 14 is provided which registers a deflection m caused by the driver on the brake control element 13 and converts it into a corresponding deflection signal, which the evaluation unit 11 then determines to determine the brake torque and / or o ⁇ the braking force request is supplied.
  • the slip angle variable ⁇ describes both the slip angle ⁇ h occurring at the rear wheel axle of the vehicle and the slip angle ⁇ v occurring at a front wheel axle of the vehicle
  • the evaluation unit 11 determines the slip angle ⁇ based on the longitudinal velocity V 1 and / or the Wegwinkel thoroughly ß and / or the yaw rate ⁇ and / or the Radlenkwinkel mother ⁇ , where relationships of the shape
  • the size l v or l h hereby sets the distance present in the vehicle longitudinal direction the vehicle center of gravity and the front wheel axle or the rear wheel axle of the vehicle.
  • ⁇ P f 2 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ v , ⁇ h , ⁇ , ⁇ ; X ist - (2.8) f 3 (cp, ⁇ , ⁇ v , ⁇ h , ⁇ , ⁇ ) + g 3 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ v , ⁇ h , ⁇ , ⁇ ) MB, ⁇ f 4 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ v , ⁇ h , ⁇ , ⁇ ) + g 4 ( ⁇ p, ⁇ , ⁇ v , ⁇ h , ⁇ , ⁇ ) MB, ⁇ y
  • equation (2.8) then yields only a single setpoint M soll ⁇ M Br ⁇ for the yawing moment variable to be set on the vehicle, so that a prioritization or weighting according to equation (1.16) or (1.17), as in the case of several Setpoints M should be necessary in principle, can be omitted. In this way, a further improvement with regard to the reliability in the implementation of the vehicle-stabilizing measures can be achieved.
  • ⁇ X is - f 3 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ) + g 3 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , 5) M B ⁇ (3.5) f 4 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ) + g 4 ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , La, ⁇ , ⁇ ) M B # ⁇ j
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention in the form of a flow chart.
  • These variables form the input variables of the stability regulator.
  • a second main step 22 based on the input variables determined in the preceding first main step 21, the actual value x is determined , the setpoint value x soll and the limit value x limit of the transverse dynamic quantity are determined.
  • a fourth main step 24 the value determined is Soll ⁇ x ⁇ so ii lateral dynamics variable to the determined limit cross limited. Subsequently, a fifth main step 25 is continued.
  • the fifth main step 25 is a function of the method equalization is x between the determined actual value and the ermit ⁇ telten and begrenz ⁇ th optionally in a fourth main step 24, target value x so the transverse dynamics of size n of the set value M to be set to increase the driving stability of the vehicle is to the Yaw momentum determined, whereupon in a sixth Klein ⁇ step 26, the longitudinal and / or lateral dynamics of the vehicle der ⁇ art is affected, that adjusts the determined setpoint M so ii corresponding actual value M is the yaw momentum on Fahr ⁇ zeug. In this case, a braking torque and / or braking force request present on the driver side is taken into account. This results from the deflection m caused by the driver on the brake control element 13, which is provided in a first secondary step 31.

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Abstract

The invention relates to a device and to a method for stabilising a motor vehicle, comprising a detection device (10) which determines an actual value of a lateral dynamics variable describing the lateral dynamics of the motor vehicle, and an evaluation device (11) which determines a desired value for the lateral dynamics variable and defines a threshold value which is determined according to a predetermined stability condition, if the desired value of the lateral dynamics exceeds the determined threshold value. The evaluation device (11), which is used to influence the longitudinal and/or lateral dynamics of the motor vehicle provided for the motor vehicle units (12) according to a comparison between the determined actual value and the determined and, optionally, defined desired value of the lateral dynamic variable, is controlled in such a manner that the driving stability of the motor vehicle is increased. The lateral dynamics variable has a tilting angle variable which describes a tilting angle of the motor vehicle, and/or a slip angle variable, which describes a slip-angle occurring on a motor vehicle wheel.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs Device and method for stabilizing a vehicle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Ver¬ fahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs, mit einer Erfas¬ sungseinrichtung, die zur Ermittlung eines Istwerts einer die Querdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Querdynamikgröße vorgesehen ist, und mit einer Auswerteeinheit, die einen Sollwert für die Querdynamikgröße ermittelt und auf einen in Abhängigkeit einer vorgegebenen Stabilitätsbedingung bestimm¬ ten Grenzwert begrenzt, wenn sich ergibt, dass der Sollwert der Querdynamikgröße den ermittelten Grenzwert betragsmäßig überschreitet, wobei die Auswerteeinheit zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querdynamik des Fahrzeugs vorgesehene Fahrzeugaggregate in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert und dem ermittelten und gegebenen¬ falls begrenzten Sollwert der Querdynamikgröße derart ansteu¬ ert, dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs erhöht wird.The invention relates to a device and a method for stabilizing a vehicle, having a detection device which is provided for determining an actual value of the transverse dynamics of the vehicle describing transverse dynamics variable, and having an evaluation unit which determines a desired value for the transverse dynamics variable and limits it to a limit value determined as a function of a predefined stability condition, if it is found that the setpoint value of the transverse dynamic quantity exceeds the determined limit value, wherein the evaluation unit controls vehicle units provided for influencing the longitudinal and / or lateral dynamics of the vehicle as a function of a comparison between the determined actual value and the determined and, if appropriate, limited setpoint value of the transverse dynamics variable are controlled in such a way that the driving stability of the vehicle is increased.
Ein derartiges Stabilisierungssystem für ein Fahrzeug geht aus der Druckschrift DE 198 30 189 Al hervor. Das Fahrzeug weist eine Einrichtung zur Giermomentregelung auf, die in be¬ kannter Weise durch radselektive Eingriffe in Radbremsein¬ richtungen des Fahrzeugs die Gierrate des Fahrzeugs auf einen von Fahrervorgaben abhängigen Sollwert regelt, wobei der Sollwert zur Vermeidung eines Umkippens des Fahrzeugs auf ei¬ nen physikalisch sinnvollen Wert begrenzt wird. Da lediglich ein indirekter physikalischer Zusammenhang zwi¬ schen der zur Giermomentregelung herangezogenen Gierrate und dem Auftreten einer Kipp- oder auch Schleuderneigung des Fahrzeugs besteht, ergeben sich zwangsläufig üngenauigkeiten bei der Einschätzung des tatsächlichen Stabilitätszustands des Fahrzeugs. Unter ungünstigen Bedingungen kann dies zu ei¬ ner dem tatsächlichen Stabilitätszustand unangemessenen Durchführung der radselektiven Eingriffe in die Radbremsein¬ richtungen des Fahrzeugs führen.Such a stabilization system for a vehicle is apparent from the document DE 198 30 189 Al. The vehicle has a device for yaw moment control, which controls the yaw rate of the vehicle in a known way by wheel-selective interventions in Radbremsein¬ the vehicle to a driver default dependent setpoint, the setpoint to avoid tipping over the vehicle on ei¬ NEN physically meaningful value is limited. Since only an indirect physical relationship exists between the yaw rate used for the yaw moment control and the occurrence of a tilt or spin tendency of the vehicle, inaccuracies in the assessment of the actual stability state of the vehicle inevitably result. Under unfavorable conditions, this can lead to an inadequate execution of the wheel-selective interventions in the wheel brake devices of the vehicle, which is inappropriate for the actual stability state.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vor¬ richtung bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine dem tatsächlichen Stabilitätszu¬ stand des Fahrzeugs angemessene Durchführung fahrzeugstabili¬ sierender Maßnahmen gewährleistet wird.It is therefore an object of the present invention to develop a device or a method of the type mentioned at the outset in such a way that an implementation of vehicle-stabilizing measures appropriate to the actual stability state of the vehicle is ensured.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentan¬ spruchs 12 gelöst.This object is achieved by a device or a method according to the features of patent claim 1 and patent claim 12.
Die Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs umfasst neben einer Erfassungseinrichtung, die zur Ermittlung eines Istwerts einer die Querdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Querdynamikgröße vorgesehen ist, weiterhin eine Auswerteein¬ heit, die einen Sollwert für die Querdynamikgröße ermittelt und auf einen in Abhängigkeit einer vorgegebenen Stabilitäts¬ bedingung bestimmten Grenzwert begrenzt, wenn sich ergibt, dass der Sollwert der Querdynamikgröße den ermittelten Grenz¬ wert betragsmäßig überschreitet, wobei die Auswerteeinheit zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querdynamik des Fahr¬ zeugs vorgesehene Fahrzeugaggregate in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert und dem ermittel¬ ten und gegebenenfalls begrenzten Sollwert der Querdynamik¬ größe derart ansteuert, dass die Fahrstabilität des Fahrzeugs erhöht wird. Erfindungsgemäß umfasst die Querdynamikgröße ei¬ ne Kippwinkelgröße, die einen Kippwinkel des Fahrzeugs be¬ schreibt, und/oder eine Schräglaufwinkelgröße, die einen an einem Fahrzeugrad auftretenden Schräglaufwinkel beschreibt. Der Schräglaufwinkel gibt hierbei diejenige Winkelabweichung an, die aufgrund von Radseitenkräften zwischen der tatsächli¬ chen Abrollrichtung des Fahrzeugrads und dessen Felgenebene auftritt.The device for stabilizing a vehicle further comprises, in addition to a detection device which is provided for determining an actual value of a transverse dynamics parameter describing the lateral dynamics of the vehicle, an evaluation unit which determines a desired value for the transverse dynamics variable and determines it to a condition dependent on a predetermined stability condition Limits limited if it appears that the setpoint value of the transverse dynamics quantity exceeds the determined Grenz¬ value magnitude, wherein the evaluation unit provided for influencing the longitudinal and / or lateral dynamics of the vehicle provided Fahrzeugaggregate depending on a comparison between the determined actual value and the ermittel¬ th and possibly limited setpoint of Querdynamik¬ size controls such that the driving stability of the vehicle is increased. According to the invention, the lateral dynamics quantity comprises a tilt angle variable which describes a tilt angle of the vehicle and / or a slip angle variable which indicates one describes a slip angle occurring in a vehicle wheel. The skew angle here indicates that angular deviation which occurs due to wheel side forces between the actual rolling direction of the vehicle wheel and its rim plane.
Da der Kippwinkel und/oder der Schräglaufwinkel physikalisch unmittelbar mit dem Auftreten einer Kipp- und/oder Schleuder¬ neigung des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, lassen sich Un- genauigkeiten bei der Einschätzung des Stabilitätszustands des Fahrzeugs weitgehend vermeiden, sodass eine dem tatsäch¬ lichen Stabilitätszustand des Fahrzeugs angemessene Durchfüh¬ rung der fahrzeugstabilisierenden Maßnahmen gewährleistet werden kann.Since the tilt angle and / or the slip angle is physically directly related to the occurrence of a tilting and / or slipping tendency of the vehicle, it is largely possible to avoid inaccuracies in the assessment of the stability state of the vehicle, so that the actual stability state is obtained adequate implementation of the vehicle stabilizing measures can be ensured.
Vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the dependent claims.
Vorteilhafterweise beschreibt die Kippwinkelgröße den Kipp¬ winkel selbst und/oder das zeitliche Verhalten des Kippwin¬ kels, sodass sich durch Auswertung der Kippwinkelgröße eine Kippneigung des Fahrzeugs zuverlässig erkennen lässt. Das zeitliche Verhalten des Kippwinkels ergibt sich beispielswei¬ se durch zeitliche Ableitung des Kippwinkels. Der Kippwinkel gibt insbesondere eine Drehung des Fahrzeugs um eine in Fahr¬ zeuglängsrichtung orientierte Drehachse wieder, wobei es sich auch um eine Drehung des Fahrzeugs um eine in Fahrzeugquer¬ richtung orientierte Drehachse oder um eine Überlagerung der beiden vorstehend genannten Drehungen handeln kann.Advantageously, the tilt angle size describes the tilt angle itself and / or the temporal behavior of the tilting angle, so that a tendency to tilt of the vehicle can be reliably detected by evaluating the tilt angle variable. The temporal behavior of the tilt angle results beispielswei¬ se by temporal derivative of the tilt angle. In particular, the tilt angle represents a rotation of the vehicle about an axis of rotation oriented in the vehicle longitudinal direction, which may also be a rotation of the vehicle about an axis of rotation oriented in the vehicle transverse direction or a superimposition of the two aforementioned rotations.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Schräglaufwinkelgröße den an einer Vorderradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel und/oder den an einer Hinterradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel beschreibt. Da der an der Vorderradachse auftretende Schräglaufwinkel und/oder der an der Hinterradachse auftretende Schräglaufwinkel in physi¬ kalisch unmittelbarem Zusammenhang zum Auftreten einer Über- bzw. Untersteuerungstendenz des Fahrzeugs steht, kann durch Auswertung der Schräglaufwinkelgröße eine Schleuderneigung des Fahrzeugs besonders zuverlässig erkannt werden.Furthermore, it is advantageous if the slip angle size describes the skew angle occurring at a front wheel axle of the vehicle and / or the slip angle occurring at a rear wheel axle of the vehicle. Since the skew angle occurring at the front wheel axle and / or the slip angle occurring at the rear wheel axle have a physiologically direct connection to the occurrence of an overlay angle. or Untersteuerungstendenz the vehicle is, a spin tendency of the vehicle can be detected particularly reliable by evaluating the skew angle.
Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn die Schräg¬ laufwinkelgröße eine Schräglaufwinkeldifferenz zwischen dem an der Vorderradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglauf¬ winkel und dem an der Hinterradachse des Fahrzeugs auftreten¬ den Schräglaufwinkel beschreibt, da aufgrund von Betrag und Vorzeichen der Schräglaufwinkeldifferenz unmittelbar auf das Auftreten einer Über- bzw. Untersteuerungstendenz und damit einer Schleuderneigung des Fahrzeugs geschlossen werden kann.The latter is particularly the case when the skew angle size describes a skew angle difference between the skew angle occurring at the front wheel axle of the vehicle and the skew angle occurring at the rear wheel axle of the vehicle, because due to magnitude and sign the skew angle difference directly affects the occurrence an oversteer or Untersteuerungstendenz and thus a tendency to spin of the vehicle can be closed.
Um einer Kipp- und/oder Schleuderneigung des Fahrzeugs sicher entgegenwirken zu können, besteht die Möglichkeit, dass die Auswerteeinheit zur Durchführung fahrzeugstabilisierender Maßnahmen in Abhängigkeit des Vergleichs zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Querdynamikgröße einen zur Erhöhung der Fahrstabilität am Fahrzeug einzustellenden Sollwert einer Giermomentgröße, die ein auf das Fahrzeug wirkendes Giermo¬ ment beschreibt, ermittelt. Die Ansteuerung der Fahrzeugag¬ gregate erfolgt dann derart, dass ein dem ermittelten Soll¬ wert entsprechender Istwert der Giermomentgröße am Fahrzeug eingestellt wird.In order to be able to reliably counteract a tilting and / or spinning tendency of the vehicle, there is the possibility that the evaluation unit for carrying out vehicle-stabilizing measures as a function of the comparison between the actual value and the desired value of the transverse dynamics variable sets a target value of a yawing moment variable for increasing the driving stability on the vehicle. which describes a yaw moment acting on the vehicle. The vehicle gensets are then controlled in such a way that an actual value of the yaw moment variable corresponding to the determined setpoint value is set on the vehicle.
Die Fahrzeugaggregate umfassen insbesondere Radbremseinrich¬ tungen, die zur Abbremsung von Fahrzeugrädern vorgesehen sind, wobei die Ansteuerung der Radbremseinrichtungen zur Er¬ höhung der Fahrstabilität des Fahrzeugs durch radselektive Vorgabe zu erzeugender Bremsmomente und/oder Bremskräfte er¬ folgt. Da sich derartige Bremsmomente und/oder Bremskräfte gerade im Falle druckbetriebener Radbremseinrichtungen mit hoher Genauigkeit und geringer zeitlicher Verzögerung erzeu¬ gen lassen, wird eine besonders präzise und reaktionsschnelle Durchführung der fahrzeugstabilisierenden Maßnahmen ermög¬ licht. Die fahrzeugstabilisierenden Maßnahmen lassen sich besonders präzise durchführen, wenn bei der radselektiven Vorgabe der zu erzeugenden Bremsmomente und/oder Bremskräfte eine gegebe¬ nenfalls vorliegende fahrerseitige Bremsmoment- und/oder Bremskraftanforderung mitberücksichtigt wird. Die Bremsmo¬ ment- und/oder Bremskraftanforderung kann beispielsweise aus einer fahrerseitigen Betätigung eines zur Ansteuerung der Radbremseinrichtungen vorgesehenen Bremsbedienelements abge¬ leitet werden.The vehicle assemblies include in particular Radbremseinrich¬ lines, which are provided for braking vehicle wheels, the control of Radbremseinrichtungen er¬ for increasing the driving stability of the vehicle by radselektive specification to be generated braking torque and / or braking forces er¬ follows. Since such braking torques and / or braking forces can be generated in the case of pressure-operated wheel brake devices with high accuracy and with a slight time delay, a particularly precise and responsive implementation of the vehicle-stabilizing measures is made possible. The vehicle-stabilizing measures can be carried out particularly precisely if, when the wheel-selective specification of the braking torques and / or braking forces to be generated, a possibly present driver-side braking torque and / or braking force requirement is also taken into account. The braking torque and / or braking force request can be derived, for example, from a driver-side actuation of a brake operating element provided for controlling the wheel brake devices.
Neben den beschriebenen Eingriffen in die Radbremseinrichtun¬ gen des Fahrzeugs können auch fahrzeugstabilisierende Ein¬ griffe in den Antrieb und/oder in die Lenkung des Fahrzeugs vorgenommen werden, beispielsweise durch geeignete Verringe¬ rung des Antriebsmoments und/oder in Form von Lenkkorrektu¬ ren, die einer auftretenden Kipp- und/oder Schleuderneigung des Fahrzeugs entgegenwirken.In addition to the described interventions in the wheel brake devices of the vehicle, vehicle-stabilizing inputs into the drive and / or the steering of the vehicle can also be undertaken, for example by suitable reduction of the drive torque and / or in the form of steering corrections counteract an occurring tilt and / or spin tendency of the vehicle.
Vorteilhafterweise wird der Istwert und/oder der Sollwert und/oder der Grenzwert der Querdynamikgröße auf Basis einer Eingangsgröße, die den momentanen Bewegungszustand des Fahr¬ zeugs beschreibt, ermittelt. In diesem Fall kann die Ermitt¬ lung des Istwerts und/oder des Sollwerts und/oder des Grenz¬ werts der Querdynamikgröße unter Echtzeitbedingungen erfol¬ gen, sodass unmittelbar auf das Auftreten einer Kipp- und/o¬ der Schleuderneigung des Fahrzeugs reagiert werden kann und sich zeitliche Verzögerungen bei der Durchführung der fahr¬ zeugstabilisierenden Maßnahmen weitgehend vermeiden lassen. Werden keine allzu großen Anforderungen an die Genauigkeit der Begrenzung des Sollwerts gestellt, besteht die Möglich¬ keit, durch feste Vorgabe des Grenzwerts den ansonsten zu seiner Ermittlung erforderlichen Rechenaufwand einzusparen.Advantageously, the actual value and / or the desired value and / or the limit value of the transverse dynamics variable are determined on the basis of an input variable which describes the instantaneous state of motion of the vehicle. In this case, the determination of the actual value and / or the desired value and / or the limit value of the transverse dynamics variable can take place under real-time conditions, so that the occurrence of a tilting and / or swerving tendency of the vehicle can be directly reacted, and can be largely avoided time delays in the implementation of vehicle stabilizing measures. If no great demands are placed on the accuracy of the limitation of the setpoint value, it is possible to save the computational effort otherwise required for its determination by fixed specification of the limit value.
Um den momentanen Bewegungszustand des Fahrzeug möglichst ge¬ nau beschreiben zu können, handelt es sich bei der Bewegungs- zustandsgröße um eine Längsgeschwindigkeitsgröße, die eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Quergeschwindigkeitsgröße, die eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Querbeschleuni- gungsgröße, die eine auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleu¬ nigung beschreibt, und/oder um eine Schwimmwinkelgröße, die den Schwimmwinkel des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Gierratengröße, die die Gierrate des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Radlenkwinkelgröße, die einen an lenkbaren Fahrzeugrädern eingestellten Radlenkwinkel beschreibt, und/o¬ der um Federweggrößen, die an Radfedereinrichtungen des Fahr¬ zeugs auftretende Einfederwege beschreiben, und/oder um eine Wankratengröße, die die Wankrate des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Schwerpunktlagengröße, die die Lage des Fahrzeugschwerpunkts beschreibt, und/oder um eine Haftrei¬ bungsgröße, die eine zwischen Fahrzeugrädern und der Fahr¬ bahnoberfläche auftretende Haftreibung beschreibt.In order to be able to describe the current state of motion of the vehicle as accurately as possible, the state of motion variable is a longitudinal speed variable which describes a longitudinal speed of the vehicle, and / or a lateral velocity variable describing a lateral velocity of the vehicle, and / or a lateral acceleration variable describing a lateral acceleration acting on the vehicle, and / or a buoyancy variable describing the lateral angle of the vehicle, and / or a yaw rate describing the yaw rate of the vehicle, and / or a wheel steering angle variable describing a wheel steering angle set on steerable vehicle wheels, and / or spring travel amounts describing spring deflection occurring at wheel spring devices of the vehicle, and / or a roll rate variable; which describes the roll rate of the vehicle, and / or about a center of gravity position that describes the position of the vehicle's center of gravity, and / or a Haftrei¬ advertising size that describes a occurring between vehicle wheels and Fahr¬ track surface stiction.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnun¬ gen näher erläutert. Dabei zeigen:The device according to the invention or the method according to the invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawings. Showing:
Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel derFig. 1 is a schematically illustrated embodiment of
erfindungsgemäßen Vorrichtung,device according to the invention,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfah¬Fig. 2 shows an embodiment of the Verfah¬ invention
rens in Form eines Flussdiagramms.in the form of a flow chart.
Fig. 1 zeigt ein schematisch dargestelltes Ausführungsbei¬ spiel der Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs.1 shows a schematically illustrated embodiment of the device for stabilizing a vehicle.
Die Vorrichtung, bei der es sich um einen auf einem Riccati- Regler basierenden Stabilitätsregler zur Durchführung fahr¬ zeugstabilisierender Maßnahmen handelt, weist neben einer Er¬ fassungseinrichtung 10, die zur Erfassung eines Istwerts xist einer die Querdynamik des Fahrzeugs beschreibenden Querdyna¬ mikgröße vorgesehen ist, weiterhin eine mit der Erfassungs¬ einrichtung 10 in Verbindung stehende Auswerteeinheit 11 auf, die einen Sollwert xson für die Querdynamikgröße ermittelt, und in Abhängigkeit eines nachfolgenden Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert xist und dem ermittelten Sollwert xsoii der Querdynamikgröße zur Beeinflussung der Längs- und/oder Querdynamik des Fahrzeugs vorgesehene Fahrzeugaggre¬ gate 12 derart ansteuert, dass die Fahrstabilität des Fahr¬ zeugs erhöht wird.The device, which is a fahr¬ based on a Riccati regulator stability controller for performing acts zeugstabilisierender measures, in addition to having Er¬ detection means 10, which is a mikgröße the transverse dynamics of the vehicle described Querdyna¬ for detecting an actual value of x provided , furthermore an evaluation unit 11, which is in communication with the detection device 10, setting a target value x so n determined for the lateral dynamics variable, and in response to a subsequent comparison between the determined actual value is x and the target value determined x soll of the lateral dynamics variable for influencing the longitudinal and / or transverse dynamics of the vehicle provided Fahrzeugaggre¬ gate 12 so controls in that the driving stability of the vehicle is increased.
Die Querdynamikgröße umfasst eine Kippwinkelgröße φ, die ei¬ nen Kippwinkel φ des Fahrzeugs beschreibt, und/oder eine Schräglaufwinkelgröße α , die einen an einem Fahrzeugrad auf¬ tretenden Schräglaufwinkel a. beschreibt. Der Schräglaufwin- kel α gibt hierbei diejenige Winkelabweichung an, die auf¬ grund von Radseitenkräften zwischen der tatsächlichen Abroll¬ richtung des Fahrzeugrads und dessen Felgenebene auftritt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschreibt die Schräglauf¬ winkelgröße ot den an einer Hinterradachse des Fahrzeugs auf¬ tretenden Schräglaufwinkel αh, alsoThe transverse dynamics variable includes a tilt angle variable φ, which describes a tilt angle φ of the vehicle, and / or a slip angle variable a, which corresponds to a slip angle a appearing on a vehicle wheel. describes. In this case, the skew angle α indicates the angular deviation that occurs due to wheel side forces between the actual rolling direction of the vehicle wheel and its rim plane. In the present exemplary embodiment, the skew angle variable ot describes the skew angle α h occurring at a rear wheel axle of the vehicle, that is to say
oc = (αh ) (i.i:oc = (α h ) (ii:
Weiterhin soll für die Kippwinkelgröße φ, die im folgenden sowohl den Kippwinkel φ selbst als auch dessen zeitliches Verhalten beschreibt, ein Zusammenhang der GestaltFurthermore, for the Kippwinkelgröße φ, which describes both the tilt angle φ itself and its temporal behavior, a relationship of the shape
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gelten. Insgesamt folgt für den Istwert xist der Querdynamik¬ größe alsobe valid. Overall, for the actual value x is the Querdynamik¬ size so
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Die Kippwinkelgröße φ gibt beispielsgemäß eine Drehung des Fahrzeugs um eine in Fahrzeuglängsrichtung orientierte Dreh¬ achse, also um die Wankachse des Fahrzeugs, wieder, wobei es sich alternativ auch um eine Drehung um eine in Fahrzeugquer¬ richtung orientierte Drehachse oder um eine Überlagerung der beiden vorstehend genannten Drehungen handeln kann. Die Er¬ mittlung der Kippwinkelgröße φ erfolgt auf Basis von Feder¬ weggrößen di(i=1...4, die an Radfedereinrichtungen des Fahrzeugs auftretende Einfederwege beschreiben. Die Kippwinkelgröße φ ergibt sich dann aufgrund einfacher geometrischer Betrachtun¬ gen, bei denen unter anderem die Spurweite des Fahrzeugs und der räumliche Abstand des Kippzentrums des Fahrzeugs von der Fahrbahnoberfläche berücksichtigt werden.
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By way of example, the tilt angle variable φ represents a rotation of the vehicle about a rotational axis oriented in the vehicle longitudinal direction, ie about the roll axis of the vehicle, which alternatively also involves a rotation about an axis of rotation oriented in the vehicle transverse direction or an overlap of the two above may be called rotations. The determination of the tilt angle variable φ is based on spring travel values d i (i = 1 ... 4) which describe spring deflection occurring on the vehicle's wheel suspension devices the track width of the vehicle and the spatial distance of the tilting center of the vehicle from the road surface are taken into account.
Zur Erfassung der Federweggrößen diii=1.,4 sind Federwegsensoren 10a vorgesehen, die die an den Radfedereinrichtungen auftre¬ tenden Einfederwege registrieren und entsprechende Federweg¬ signale erzeugen, die der Äuswerteeinheit 11 zur Ermittlung der Kippwinkelgröße φ zugeführt werden. Die Ermittlung kann hierbei unter Verwendung eines geeigneten Beobachterkonzepts erfolgen, in das neben den Federweggrößen di(1=1.4 auch weite¬ re, das fahrdynamische Verhalten des Fahrzeugs beschreibende Eingangsgrößen eingehen können, sodass eine besonders hohe Ermittlungsgenauigkeit erreicht werden kann.For detecting the spring travel dimensions d iii = 1. , 4 spring travel sensors 10a are provided which register the spring travel auftre¬ to the Radfedereinrichtungen compression paths and generate corresponding Federweg¬ signals which are the Äuswerteeinheit 11 supplied to determine the Kippwinkelgröße φ. In this case, the determination can be carried out using a suitable observer concept in which not only the spring travel variables d i (1 = 1 " .4 but also input parameters describing the vehicle dynamics behavior of the vehicle can enter, so that a particularly high determination accuracy can be achieved.
Der Einfachheit halber kann anstelle der Federwegsensoren 10a auch ein Kippwinkelsensor vorhanden sein, mittels dem sich der Kippwinkel φ des Fahrzeugs und/oder dessen zeitliches Verhalten zur Ermittlung der Kippwinkelgröße φ unmittelbar erfassen lässt. Das zeitliche Verhalten des Kippwinkels φ ergibt sich dann durch zeitliche Ableitung des erfassten Kippwinkels cp . Da die Kippwinkelgröße φ beispielsgemäß eine Drehung des Fahrzeugs um die in Längsrichtung des Fahrzeugs orientierte Wankachse wiedergibt, besteht insbesondere die Möglichkeit, dass der Kippwinkelsensor eine Wankratengröße erfasst, die die Wankrate des Fahrzeugs beschreibt, wobei sich durch offsetkorrigierte Integration der Wankratengröße der Kippwinkel φ um die in Fahrzeuglängsrichtung orientierte Drehachse gewinnen lässt.For the sake of simplicity, a tilting angle sensor can also be present instead of the spring travel sensors 10a, by means of which the tilting angle φ of the vehicle and / or its temporal behavior for determining the tilting angle variable φ can be detected directly. The temporal behavior of the tilt angle φ is then obtained by temporal derivation of the detected tilt angle cp. In particular, since the tilt angle quantity φ represents a rotation of the vehicle about the roll axis oriented in the longitudinal direction of the vehicle, it is possible in particular for the tilt angle sensor to detect a roll rate variable which describes the roll rate of the vehicle, whereby the roll rate size is integrated by offset-corrected integration the tilt angle φ can be gained by the axis of rotation oriented in the vehicle longitudinal direction.
Des weiteren ermittelt die Auswerteeinheit 11 die Schräglauf¬ winkelgröße α auf Basis einer Längsgeschwindigkeitsgröße V1, die die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibt, und/o¬ der einer Schwimmwinkelgröße ß, die den Schwimmwinkel des Fahrzeugs beschreibt, und/oder einer Gierratengröße ψ , die die Gierrate des Fahrzeugs beschreibt, und/oder einer Rad¬ lenkwinkelgröße δ , die den an lenkbaren Fahrzeugrädern ein¬ gestellten Radlenkwinkel beschreibt, wobei ein Zusammenhang der GestaltFurthermore, the evaluation unit 11 determines the skew angle variable α on the basis of a longitudinal velocity variable V 1 , which describes the longitudinal velocity of the vehicle, and / or a float angle variable β, which describes the float angle of the vehicle, and / or a yaw rate ψ, which the Yaw rate of the vehicle describes, and / or a Rad¬ steering angle δ, which describes the wheel steered ein¬ on steerable vehicle wheels, wherein a connection of the shape
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zugrunde gelegt wird. Die Größe lh stellt hierbei den in Fahrzeuglängsrichtung vorliegenden Abstand zwischen dem Fahr¬ zeugschwerpunkt und der Hinterradachse des Fahrzeugs dar.is taken as a basis. The size l h here represents the distance between the center of gravity of the vehicle and the rear wheel axis of the vehicle in the vehicle longitudinal direction.
Die Ermittlung der Längsgeschwindigkeitsgröße V1 erfolgt in der Auswerteeinheit 11 durch Auswertung von Raddrehzahlsigna¬ len, die von Raddrehzahlsensoren 10b bereitgestellt werden, die die an Fahrzeugrädern auftretenden Raddrehzahlen erfas¬ sen. Parallel hierzu wird von der Auswerteeinheit 11 die Gierratengröße ψ auf Basis eines Gierratensignals, das von einem zur Erfassung der Gierrate des Fahrzeugs vorgesehenen Gierratensensor 10c zur Verfügung gestellt wird, und die Rad¬ lenkwinkelgröße δ auf Basis eines Radlenkwinkelsignals, das von einem zur Erfassung des Radlenkwinkels vorgesehenen Rad¬ lenkwinkelsensor 10d zur Verfügung gestellt wird, ermittelt.The determination of the longitudinal speed variable V 1 takes place in the evaluation unit 11 by evaluation of wheel speed signals which are provided by wheel speed sensors 10 b, which detect the wheel speeds occurring at vehicle wheels. Parallel to this, the evaluation unit 11 determines the yaw rate quantity ψ on the basis of a yaw rate signal provided by a yaw rate sensor 10c for detecting the yaw rate of the vehicle, and the wheel steering angle δ on the basis of a wheel steering angle signal from one for detecting the wheel steering angle provided Rad¬ steering angle sensor 10d is available determined.
Die Schwimmwinkelgröße ß ergibt sich dann aus der ermittel¬ ten Längsgeschwindigkeitsgröße V1 und einer ermittelten Quergeschwindigkeitsgröße vq, die eine Quergeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibt, zu v , ß = tg ( 1.5a) v The flotation angle variable β is then obtained from the determined longitudinal velocity variable V 1 and a determined transverse velocity variable v q , which describes a lateral velocity of the vehicle v, ß = tg (1.5a) v
wobei die Ermittlung der Quergeschwindigkeitsgröße vq durch offsetkorrigierte Integration einer Querbeschleunigungsgröße aq erfolgt, die eine auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleu¬ nigung beschreibt. Die Querbeschleunigungsgröße aq wird hierbei von der Auswerteeinheit 11 auf Basis eines Querbe- schleunigungssignals ermittelt, das von einem Querbeschleuni- gungssensor 10e bereitgestellt wird, der die auf das Fahrzeug wirkende Querbeschleunigung erfasst. Alternativ kann die Quergeschwindigkeitsgröße vq auch unmittelbar gemessen oder aber unter Verwendung eines Beobachtermodells, in das bei¬ spielsweise die Radlenkwinkelgröße δ und die Längsgeschwin¬ digkeitsgröße V1 eingeht, ermittelt werden.wherein the determination of the lateral velocity variable v q is effected by offset-corrected integration of a lateral acceleration variable a q , which describes a transverse control acting on the vehicle. The lateral acceleration quantity a q is determined here by the evaluation unit 11 on the basis of a transverse acceleration signal which is provided by a transverse acceleration sensor 10 e which detects the lateral acceleration acting on the vehicle. Alternatively, the lateral velocity variable v q can also be measured directly or can be determined using an observer model, in which, for example, the wheel steering angle variable δ and the longitudinal velocity variable V 1 are received.
In aller Regel weist die Schwimmwinkelgröße ß kleine Werte auf, sodass Gleichung (1.5a) in guter Näherung übergeht inAs a rule, the buoyancy angle ß has small values, so that equation (1.5a) approximates to a good approximation
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Wird ein im wesentlichen zu vernachlässigender Schlupf zwi¬ schen den Fahrzeugreifen und der Fahrbahnoberfläche angenom¬ men, so lässt sich die Schwimmwinkelgröße ß einfach durch die ermittelte Radlenkwinkelgröße δ ausdrücken (sog. Acker¬ mann-Beziehung) ,If an essentially negligible slip between the vehicle tires and the road surface is assumed, the float angle variable β can be simply expressed by the determined wheel steering angle variable δ (so-called Ackermann relationship),
ß«δ-^ , (1.5c)ß «δ- ^, (1.5c)
wobei die Größe 1 den in Fahrzeuglängsrichtung vorliegenden Abstand zwischen der Vorderradachse und der Hinterradachse des Fahrzeugs darstellt. Zur Realisierung des Stabilitätsreglers wird im folgenden die zeitliche Ableitung des Istwerts xist der Querdynamikgröße betrachtet, sodass Gleichung (1.3) inwherein the size 1 represents the vehicle longitudinal direction distance between the front wheel axle and the rear wheel axle of the vehicle. To realize the stability controller, the time derivative of the actual value x of the lateral dynamics variable is considered in the following, so that equation (1.3) in
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übergeht. Die Bestimmung der in Gleichung (1.6) auftretenden Vektorkomponenten erfolgt auf Grundlage eines Istwerts zist einer Zustandsgröße, die den momentanen Bewegungszustand des Fahrzeugs vollständig und eindeutig charakterisiert. Der Ist¬ wert zist der Zustandsgröße ergibt sich aus der Schwimmwin¬ kelgröße ß und/oder der Gierratengröße ψ und/oder der Kipp¬ winkelgröße φ. Für die zeitliche Ableitung des Istwerts zist der Zustandsgröße,passes. The determination of the vector components occurring in equation (1.6) is based on an actual value z is a state variable which fully and uniquely characterizes the instantaneous state of motion of the vehicle. The actual value z is the state variable resulting from the swing angle ß and / or the yaw rate ψ and / or the tilt angle φ. For the time derivative of the actual value z , the state variable,
zist — ψ (1.7) Φ z is - ψ (1.7) Φ
folgt dannthen follows
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I2 (ß,ψ,φ,φ,δ,MBfij; Zist = :i.8) Φ
Figure imgf000013_0003
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I 2 (β, ψ, φ, φ, δ, M Bfij , Zist =: i.8) Φ
Figure imgf000013_0003
wobei die Größen I11 I2 und f4 zur Bestimmung des Istwerts ziSt der Zustandsgröße vorgesehene funktionale Zusammenhänge darstellen, in die beispielsgemäß die Schwimmwinkelgröße ß und/oder die Gierratengröße ψ und/oder die Kippwinkelgröße φ und/oder die Radlenkwinkelgröße δ und/oder eine zur Erhöhung der Fahrstabilität am Fahrzeug einzustellende Giermomentgröße MBrψ, die ein auf das Fahrzeug wirkendes Giermoment be¬ schreibt, eingeht.wherein the quantities I 11 I 2 and f 4 for determining the actual value zi St the state variable provided functional relationships in the example according to the Schwimmwinkelgröße ß and / or the yaw rate ψ and / or the Kippwinkelgröße φ and / or the Radlenkwinkelgröße δ and / or a yawing moment variable to be set on the vehicle to increase driving stability M Brψ , which writes a yawing moment acting on the vehicle, is received.
Der Istwert xist der Querdynamikgröße ergibt sich dann aus dem Istwert zist der Zustandsgröße durch Ausführung einer Zu- standstransformation der GestaltThe actual value x is the transverse dynamic quantity then results from the actual value z is the state variable by executing a state transformation of the shape
Xist =Φ (Zist (1.9)Xist = Φ (Zist (1.9)
sodass Gleichung (1.6) inso that equation (1.6) in
Figure imgf000014_0001
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bzw .respectively .
x ist — : i . ii )x is -: i. ii)
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000014_0002
übergeht. Die durch Gleichung (1.11) gegebene Form des Ist¬ werts xiSt der Querdynamikgröße erleichtert die Realisierung des Stabilitätsreglers erheblich. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn Gleichung (1.11) in eine eingangs-affine Darstel¬ lung der Gestaltpasses. The form of the actual value xi St of the transverse dynamic quantity given by equation (1.11) considerably facilitates the realization of the stability controller. This is especially the case when Equation (1.11) leads to an initially affine representation of the shape
φ φ x ist — f3 (φ,φ,φ,δ,δ)+g3 (φ,φ,φ, δ, δ)MB(ψ (1.12) ft (φ,φ,φ,δ,Ö)+g4 (φ,φ,φ, δ, δ)MB;ψ j φ φ x is - f 3 (φ, φ, φ, δ, δ) + g 3 (φ, φ, φ, δ, δ) M B (ψ (1.12) f t (φ, φ, φ, δ, Ö) + g 4 (φ, φ, φ, δ, δ) M B; ψ j
überführt wird, in der sich die zur Durchführung der fahr¬ zeugstabilisierenden Maßnahmen am Fahrzeug einzustellenden Giermomentgrößen MB(ψ als leicht zu bestimmende Koeffizienten der funktionalen Zusammenhänge g3 und g4 ergeben.is converted, in which adjust to implement the fahr¬ vehicle stabilizing measures on the vehicle Yaw momentum quantities M B (ψ yield as easily determinable coefficients of the functional relationships g 3 and g 4 .
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liefert Gleichung (1.12) insgesamt zwei am Fahrzeug einzustellende Sollwerte M5011 ≡ M^j1; für die Giermomentgröße,In the present exemplary embodiment, equation (1.12) yields a total of two desired values M 5011 ≡ M ^ j1 to be set on the vehicle; for the yaw moment size,
-f3 (φ,φ,φ,δ,δ) + — φs +q2,φs -φ) + q1/(ps -φ) + qo,φs -φ) M 's"oll . .. • g3 (φ,φ,φ,δ,δ) (1.13a)-f 3 (φ, φ, φ, δ, δ) + - φ s + q 2 , φs -φ) + q 1 / (ps -φ) + q o , φs - φ) M 's "oll ... • g 3 (φ, φ, φ, δ, δ) (1.13a)
-f4 (φ,φ,φ,δ,δ) + -^αh,s +qo,ah,sh 1Jsoll g3 (φ,φ,φ,δ,δ) (1.13b)- f 4 (φ, φ, φ, δ, δ) + - ^ α h , s + q o , ah , sh 1J should be g 3 (φ, φ, φ, δ, δ) ( 1.13b)
Die Koeffizienten der charakteristischen Gleichungen (1.13a) und (1.13b) q0/(p , q1((p , q2,φ und qo,α stellen Regelungsverstär¬ kungsfaktoren dar, die es erlauben, das Regelverhalten des Stabilitätsreglers wunschgemäß vorzugeben. Hierbei sind neben der Regelcharakteristik der zur Durchführung der fahrzeugsta¬ bilisierenden Maßnahmen verwendeten Fahrzeugaggregate 12 wei¬ terhin die fahrdynamischen Eigenschaften des jeweiligen Fahr¬ zeugs bzw. Fahrzeugtyps (Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Omnibus etc.) zu berücksichtigen.The coefficients of the characteristic equations (1.13a) and (1.13b) q 0 / (p, q 1 ((p, q 2, φ and q o, α filters Regelungsverstär¬ kung factors is that allow, the control behavior of the stability of the regulator as desired In addition to the control characteristic of the vehicle assemblies 12 used for carrying out the vehicle-stabilizing measures, the vehicle dynamics properties of the respective vehicle or vehicle type (passenger cars, lorries, buses, etc.) must be taken into consideration.
Der in die Gleichungen (1.13a) und (1.13b) eingehende Soll¬ wert X5Oi1 der Querdynamikgröße,The incoming into equations (1.13a) and (1.13b) Soll¬ value X i 1 5O the transverse dynamics variable,
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
wird von der Auswerteeinheit 11 auf Basis der Längsgeschwin¬ digkeitsgröße V1 und/oder der Schwimmwinkelgröße ß und/oder der Gierratengröße ψ und/oder der Radlenkwinkelgröße δ und/oder der Querbeschleunigungsgröße aq und/oder einer Schwerpunktlagengröße ssp, die die Lage des Fahrzeugschwer¬ punkts beschreibt, ermittelt. Die Ermittlung des Sollwerts xsoii der Querdynamikgröße erfolgt also unter Verwendung ei¬ nes funktionalen Zusammenhangs der Gestaltis determined by the evaluation unit 11 on the basis of the Längsgeschwin¬ digkeitsgröße V 1 and / or the Schwimmwinkelgröße ß and / or the yaw rate ψ and / or the Radlenkwinkelgröße δ and / or the lateral acceleration magnitude a q and / or a center of gravity position size s sp , which describes the position of the Fahrzeugschwer¬ point determined. The determination of the desired value x so ii of the transverse dynamic quantity thus takes place using a functional relationship of the shape
x aoii ≡Xsoii (vi,aq/ß,t,δfsap ) , (1.15)x AOII so ≡X ii (vi, a q / ß, t, δ f s ap) (1.15)
der das fahrdynamische Sollverhalten des jeweiligen Fahrzeugs bzw. Fahrzeugtyps wiedergibt.which reproduces the dynamic driving behavior of the respective vehicle or vehicle type.
Die Schwerpunktlagengröße ssp ergibt sich hierbei durch Aus¬ wertung des zeitlichen Verhaltens der an den Radfedereinrich¬ tungen auftretenden Einfederwege, also durch zeitliche Aus¬ wertung der Federweggrößen
Figure imgf000016_0001
The center of gravity position size s sp is obtained by evaluating the temporal behavior of the spring deflection paths occurring at the wheel spring devices, that is to say by temporal evaluation of the spring travel variables
Figure imgf000016_0001
Um ein Umkippen oder Schleudern des Fahrzeugs zu vermeiden, begrenzt die Auswerteeinheit 11 den in die Gleichungen (1.13a) und (1.13b) eingehenden Sollwert xson der Querdyna¬ mikgröße auf einen in Abhängigkeit einer vorgegebenen Stabi¬ litätsbedingung vorgegebenen Grenzwert xgrenz, wenn sich er¬ gibt, dass der Sollwert xsoU der Querdynamikgröße den Grenz¬ wert xgrenz betragsmäßig überschreitet. Die Bestimmung des Grenzwerts xgrenz der Querdynamikgröße erfolgt auf Basis der Längsgeschwindigkeitsgröße V1 und/oder der Querbeschleuni¬ gungsgröße aq und/oder der Radlenkwinkelgröße δ und/oder der Schwerpunktlagengröße ssp und/oder einer Haftreibungsgröße μr, die eine zwischen Fahrzeugrädern und der Fahrbahnober¬ fläche auftretende Haftreibung beschreibt. Die Ermittlung der Haftreibungsgröße μr erfolgt in der Auswerteeinheit 11 auf Basis eines Fahrbahnzustandssignals, das von einem zur Erfas¬ sung des Fahrbahnoberflächenzustands vorgesehenen Fahrbahnzu- standssensor 10f bereitstellt wird. Alternativ kann der Grenzwert xgrenz der Querdynamikgröße auch fest vorgegeben sein. Der Fahrbahnzustandssensor 1Of ist - ebenso wie die Federweg¬ sensoren 10a, die Raddrehzahlsensoren 10b, der Gierratensen¬ sor 10c, der Radlenkwinkelsensor 10d und der Querbeschleuni- gungssensor 10e - Bestandteil der Erfassungseinrichtung 10.In order to avoid overturning or skidding of the vehicle, the evaluation unit 11 limits the setpoint value x so n of the transverse dynamic quantity that enters the equations (1.13a) and (1.13b) to a limit value x limit prescribed as a function of a predetermined stability condition , if it appears that the setpoint value x soU of the transverse dynamic quantity exceeds the limit value x limit in terms of magnitude. The determination of the threshold x cross the lateral dynamics variable on the basis of the longitudinal speed variable V 1 and / or the transverse acceleration size a q and / or the Radlenkwinkelgröße δ and / or the center of gravity size s sp and / or a static friction size μ r, the one between the vehicle wheels and the Fahrbahnober¬ area occurring stiction describes. The static friction variable μ r is determined in the evaluation unit 11 on the basis of a roadway condition signal which is provided by a roadway condition sensor 10 f provided for detecting the roadway surface condition. Alternatively, the limit value x limit of the transverse dynamic quantity can also be fixed. The roadway condition sensor 10f, like the spring travel sensors 10a, the wheel speed sensors 10b, the yaw rate sensor 10c, the wheel steering angle sensor 10d and the lateral acceleration sensor 10e, is part of the detection device 10.
Die mittels der Erfassungseinrichtung 10 von der Auswerteein¬ heit 11 ermittelten Größen bilden hierbei die Eingangsgrößen des Stabilitätsreglers. Da diese den momentanen Bewegungszu¬ stand des Fahrzeugs beschreiben, kann der Sollwert Msoll der Giermomentgröße unter Echtzeitbedingungen ermittelt werden, sodass es möglich ist, unmittelbar auf das Auftreten einer Kipp- oder Schleuderneigung des Fahrzeugs zu reagieren. Zur Durchführung der fahrzeugstabilisierenden Maßnahmen wird vom Stabilitätsregler jeweils der betragsmäßig größere der beiden durch die Gleichungen (1.13a) und (1.13b) gegebenen Sollwerte Mg011, M3011 herangezogen,The quantities determined by means of the detection device 10 from the evaluation unit 11 in this case form the input variables of the stability controller. Since these describe the instantaneous state of motion of the vehicle, the desired value M soll of the yaw moment variable can be determined under real-time conditions, so that it is possible to react directly to the occurrence of a tilt or spin tendency of the vehicle. For carrying out the vehicle-stabilizing measures, the stability controller uses in each case the magnitude-larger of the two setpoints M g011 , M 3011 given by the equations (1.13a) and (1.13b),
M 5011 = MaX [ IM^011 I , I Ms α oll I ] , ( 1 . 16 )M 5011 = MaX [IM ^ 011 I, IM s α oll I], (1. 16,)
wobei alternativ auch eine entsprechende Gewichtung der Soll¬ werte Mg011, M"O11 mittels geeigneter Gewichtungsfaktoren λφ, X0, vorstellbar ist,Alternatively, a corresponding weighting of the setpoint values M g011 , M " O11 by means of suitable weighting factors λ φ , X 0 , is conceivable,
M soii = λ(p M^oll + λα Ms κ oll . ( 1 . 17 )M so ii = λ (p M ^ oll + λ α M s κ oll . (1. 17)
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass dem Auftreten sowohl einer Kipp- als auch einer Schleuderneigung des Fahrzeugs gleichzeitig entgegengewirkt werden kann.This approach has the advantage that the occurrence of both a tilt and a tendency to spin of the vehicle can be counteracted simultaneously.
Die Auswerteeinheit 11 steuert die Fahrzeugaggregate 12 dann in Abhängigkeit des in den Gleichungen (1.13a) und (1.13b) durchgeführten Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert xist und dem ermittelten und gegebenenfalls begrenzten Soll¬ wert xsoll der Querdynamikgröße, qo,φs -φ) , q i,φs -φ), q 2,φs") un(d qo,oι (och,sh ), derart an, dass ei'n dem ermit¬ telten Sollwert M3011 entsprechender Istwert Mist der Giermo¬ mentgröße am Fahrzeug eingestellt wird. Auf diese Weise wird sowohl eine zu einem Wanken oder seitlichen Umkippen führende Kippneigung als auch eine zu einem Schlingern oder Schleudern führende Schleuderneigung des Fahrzeugs vermieden oder zumin¬ dest weitgehend unterdrückt.The evaluation unit 11 controls the vehicle units 12 then in dependence of the process performed in the equations (1.13a) and (1.13b) comparison between the determined actual value x and value the detected and possibly limited Soll¬ x to the transverse dynamics variable, q o, φ ( φ s -φ), qi, φs -φ), q 2 , φs ~ φ " ) un ( d qo, oι (oc h , sh ) such that ei ' n the ermit ¬ telten setpoint M 3011 M corresponding actual value is the Giermo¬ management size to the vehicle is set. In this manner, both avoided a tilting tendency leading to a roll or lateral tipping as well as a tendency to spin of the vehicle leading to a lurching or spinning or at least largely suppressed.
Bei den Fahrzeugaggregaten 12 handelt es sich beispielsgemäß um zur Abbremsung von Fahrzeugrädern vorgesehene Radbremsein¬ richtungen 12a ... 12d, die sich über eine Steuereinrichtung 12e von Seiten der Auswerteeinheit 11 ansteuern lassen. Bei der Steuereinrichtung 12e handelt es sich im Falle druckbe¬ triebener Radbremseinrichtungen 12a ... 12d um eine Anordnung elektromechanischer Druckventile. Die Ansteuerung der Rad¬ bremseinrichtung 12a ... 12d erfolgt entsprechend dem ermittel¬ ten Sollwert Msoll der Giermomentgröße durch radselektive Vor¬ gabe zu erzeugender Bremsmomente und/oder Bremskräfte.The vehicle units 12 are, for example, wheel brake devices 12a... 12d provided for braking vehicle wheels, which can be actuated by a control device 12e on the part of the evaluation unit 11. The control device 12e is an arrangement of electromechanical pressure valves in the case of pressure-driven wheel brake devices 12a. The control of the wheel braking device 12a... 12d takes place in accordance with the ascertained setpoint value M soll of the yaw moment variable by means of wheel-selective predetermination of braking torques and / or braking forces to be generated.
Um Ungenauigkeiten bei der Durchführung der fahrzeugstabili¬ sierenden Maßnahmen zu vermeiden, berücksichtigt die Auswer¬ teeinheit 11 bei der radselektiven Vorgabe der zu erzeugenden Bremsmomente und/oder Bremskräfte eine gegebenenfalls fahrer- seitig vorliegende Bremsmoment- und/oder Bremskraftanforde¬ rung. Die Bremsmoment- und/oder Bremskraftanforderung ergibt sich aus einer fahrerseitigen Betätigung eines zur Ansteue¬ rung der Radbremseinrichtungen 12a bis 12d vorgesehenen Bremsbedienelements 13, bei dem es sich beispielsgemäß um ein herkömmliches Bremspedal handelt.In order to avoid inaccuracies in the implementation of the vehicle-stabilizing measures, the evaluation unit 11 takes into account the braking-torque and / or braking force requirement, if present on the driver side, during the wheel-selective specification of the braking torques and / or braking forces to be generated. The braking torque and / or braking force request results from a driver-side actuation of a brake operating element 13 provided for actuating the wheel brake devices 12a to 12d, which is a conventional brake pedal, for example.
Zur Erfassung der fahrerseitigen Betätigung des Bremsbedien¬ elements 13 ist ein Bremsbedienelementsensor 14 vorgesehen, der eine am Bremsbedienelement 13 vom Fahrer hervorgerufene Auslenkung m registriert und in ein entsprechendes Auslen¬ kungssignal umwandelt, das der Auswerteeinheit 11 dann zur Bestimmung der fahrerseitig vorliegenden Bremsmoment- und/o¬ der Bremskraftanforderung zugeführt wird.In order to detect the driver-side actuation of the brake operating element 13, a brake operating element sensor 14 is provided which registers a deflection m caused by the driver on the brake control element 13 and converts it into a corresponding deflection signal, which the evaluation unit 11 then determines to determine the brake torque and / or o¬ the braking force request is supplied.
Im folgenden sollen alternative Ausführungsformen des Stabi¬ litätsreglers vorgestellt werden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtung beschreibt die Schräglaufwinkelgröße α so¬ wohl den an der Hinterradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel αh als auch den an einer Vorderradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel αv, alsoIn the following, alternative embodiments of the stability regulator are to be presented. According to an alternative embodiment of the device according to the invention, the slip angle variable α describes both the slip angle α h occurring at the rear wheel axle of the vehicle and the slip angle α v occurring at a front wheel axle of the vehicle
Of. oc= (2.1) αh Of. oc = (2.1) α h
In diesem Fall soll für die Kippwinkelgröße φ ein Zusammen¬ hang der GestaltIn this case, for the Kippwinkelgröße φ a Zusammen¬ hang the shape
HI (2.2)HI (2.2)
gelten. Insgesamt folgt für den Istwert xlst der Querdynamik¬ größe alsobe valid. Overall, for the actual value x lst, the transverse dynamic quantity follows
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
Die Auswerteeinheit 11 ermittelt die Schräglaufwinkelgröße α auf Basis der Längsgeschwindigkeitsgröße V1 und/oder der Schwimmwinkelgröße ß und/oder der Gierratengröße ψ und/oder der Radlenkwinkelgröße δ , wobei Zusammenhänge der GestaltThe evaluation unit 11 determines the slip angle α based on the longitudinal velocity V 1 and / or the Schwimmwinkelgröße ß and / or the yaw rate ψ and / or the Radlenkwinkelgröße δ, where relationships of the shape
ψ-1, αv =-δ+ß+ (2.4) vψ-1, α v = -δ + β + (2.4) v
undand
Ψ-1. αh =ß- (2.5) Vl Ψ -1. α h = β- (2.5) V l
zugrunde gelegt werden. Die Größe lv bzw. lh stellt hierbei den in Fahrzeuglängsrichtung vorliegenden Abstand zwischen dem Fahrzeugschwerpunkt und der Vorderradachse bzw. der Hin¬ terradachse des Fahrzeugs dar.be based on. The size l v or l h hereby sets the distance present in the vehicle longitudinal direction the vehicle center of gravity and the front wheel axle or the rear wheel axle of the vehicle.
Nach Ausführung der in Zusammenhang mit der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen ZustandstransformationAfter execution of the state transformation described in connection with the previous embodiment
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
ergibt sich eine zu Gleichung (1.12) analoge eingangs-affine Darstellung der Gestaltresults in an equation (1.12) analogous input-affine representation of the shape
<P f2 (φ,φ,αvh,δ,δ; Xist — (2.8) f3 (cp,φ,αvh,δ,δ)+g3 (φ,φ,αvh,δ,δ)MB,ψ f4 (φ,φ,αvh,δ,δ)+g4 (<p,φ,αvh,δ,δ)MB,ψ y<P f 2 (φ, φ, α v , α h , δ, δ; X ist - (2.8) f 3 (cp, φ, α v , α h , δ, δ) + g 3 (φ, φ, α v , α h , δ, δ) MB, ψ f 4 (φ, φ, α v , α h , δ, δ) + g 4 (<p, φ, α v , α h , δ, δ) MB, ψ y
Wie sich zeigen lässt, liefert Gleichung (2.8) dann lediglich einen einzelnen am Fahrzeug einzustellenden Sollwert Msoll ≡ MBrφ für die Giermomentgröße, sodass eine Priorisierung bzw. Gewichtung entsprechend Gleichung (1.16) bzw. (1.17), wie sie im Falle mehrerer Sollwerte Msoll prinzipiell notwendig wird, unterbleiben kann. Auf diese Weise lässt sich eine weitere Verbesserung in Hinblick auf die Zuverlässigkeit bei der Durchführung der fahrzeugstabilisierenden Maßnahmen errei¬ chen.It can be shown that equation (2.8) then yields only a single setpoint M soll ≡ M Br φ for the yawing moment variable to be set on the vehicle, so that a prioritization or weighting according to equation (1.16) or (1.17), as in the case of several Setpoints M should be necessary in principle, can be omitted. In this way, a further improvement with regard to the reliability in the implementation of the vehicle-stabilizing measures can be achieved.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung beschreibt die Schräglaufwinkelgröße α die SchräglaufWinkeldifferenz Δα=αvh zwischen dem an der Vorderradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwin¬ kel αv und dem an der Hinterradachse des Fahrzeugs auftre¬ tenden Schräglaufwinkel αh, alsoAccording to a further alternative embodiment of the device according to the invention, the slip angle variable α describes the skew angle difference Δα = α vh between the skew angle α v occurring at the front wheel axle of the vehicle and the slip angle α h occurring at the rear wheel axle of the vehicle. so
α =(Δα) . (3.1) In diesem Fall soll für die Kippwinkelgröße φ ein Zusammen¬ hang der Gestaltα = (Δα). (3.1) In this case, for the Kippwinkelgröße φ a Zusammen¬ hang the shape
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0001
gelten. Für den Istwert xlst der Querdynamikgröße folgt alsobe valid. For the actual value x lst the transverse dynamics quantity follows
Figure imgf000021_0002
Figure imgf000021_0002
wobei sich nach Ausführung der Zustandstransformationwherein after execution of the state transformation
Xist =Φ(zist ) (3.4)Xist = Φ (z is ) (3.4)
nunmehr eine eingangs-affine Darstellung der Gestaltnow an initial affine representation of the figure
Figure imgf000021_0003
φ X ist — f3 (φ,φ,φ,Δα,δ,δ)+g3 (φ,φ,φ,Δα, δ, 5)MB^ (3.5) f4 (φ,φ,φ,Δα,δ,δ)+g4 (φ,φ,φ,La,δ,δ)MB#ϊ j
Figure imgf000021_0003
φ X is - f 3 (φ, φ, φ, Δα, δ, δ) + g 3 (φ, φ, φ, Δα, δ, 5) M B ^ (3.5) f 4 (φ, φ, φ, Δα, δ, δ) + g 4 (φ, φ, φ, La, δ, δ) M B # ϊ j
ergibt. Ebenso wie Gleichung (2.6) liefert Gleichung (3.5) lediglich einen einzelnen am Fahrzeug einzustellenden Soll¬ wert Msoll ≡ MB/^ für die Giermomentgroße, wobei aufgrund der Berücksichtigung der SchräglaufWinkeldifferenz Δα=αvh eine besonders zuverlässige Durchführung der fahrzeugstabili¬ sierenden Maßnahmen gewährleistet wird.results. Like equation (2.6), equation (3.5) provides only a single setpoint M soll ≡ M B / für to be set on the vehicle for the yaw moment variable, wherein due to the consideration of the skew angle difference Δα = α vh a particularly reliable performance of the vehicle stability ¬ sierenden measures is ensured.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. Das Verfahren wird in einem Initialisierungsschritt 20 ge¬ startet, woraufhin in einem ersten Hauptschritt 21 die Längs¬ geschwindigkeitsgröße V1 und/oder die Quergeschwindigkeits- größe vq und/oder die Querbeschleunigungsgröße aq und/oder die Schwimmwinkelgröße ß und/oder die Gierratengröße ψ und/oder die Radlenkwinkelgröße δ und/oder die Federweggrö¬ ßen und/oder der Wankratengröße und/oder die Schwer¬ punktlagengröße ssp und/oder die Haftreibungsgröße μr ermit¬ telt wird. Diese Größen bilden die Eingangsgrößen des Stabi¬ litätsreglers .FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention in the form of a flow chart. The method is started in an initialization step 20, whereupon, in a first main step 21, the longitudinal velocity variable V 1 and / or the lateral velocity variable v q and / or the lateral acceleration variable a q and / or the float angle variable β and / or the yaw rate ψ and / or the Radlenkwinkelgröße δ and / or the Federweggrö¬ Shen and / or the roll rate and / or the Schwer¬ point size size s sp and / or the static friction coefficient μ r ermit¬ telt is. These variables form the input variables of the stability regulator.
In einem zweiten Hauptschritt 22 wird auf Basis der im vor¬ hergehenden ersten Hauptschritt 21 ermittelten Eingangsgrößen der Istwert xist, der Sollwert xsoll und der Grenzwert xgrenz der Querdynamikgröße ermittelt.In a second main step 22, based on the input variables determined in the preceding first main step 21, the actual value x is determined , the setpoint value x soll and the limit value x limit of the transverse dynamic quantity are determined.
Wird in einem dritten Hauptschritt 23 festgestellt, dass der ermittelte Sollwert xsoll der Querdynamikgröße den ermittel¬ ten Grenzwert xgren! betragsmäßig überschreitet,If it is determined in a third main step 23 that the determined desired value x soll of the transverse dynamic quantity is the determined limit value x ! in terms of amount,
I Xsoll I > I Xgrenz \ , (4.1)I Xsoll I> I Xlimit \, (4.1)
so wird in einem vierten Hauptschritt 24 der ermittelte Soll¬ wert xsoii der Querdynamikgröße auf den ermittelten Grenzwert χ grenz begrenzt. Anschließend wird mit einem fünften Haupt¬ schritt 25 fort gefahren.then in a fourth main step 24, the value determined is Soll¬ x χ so ii lateral dynamics variable to the determined limit cross limited. Subsequently, a fifth main step 25 is continued.
Wird hingegen im dritten Hauptschritt 23 erkannt, dass die durch die Gleichung (4.1) gegebene Bedingung nicht erfüllt ist, so fährt das Verfahren unmittelbar mit dem fünften Hauptschritt 25 fort.If, on the other hand, it is recognized in the third main step 23 that the condition given by the equation (4.1) is not met, the method continues directly with the fifth main step 25.
Im fünften Hauptschritt 25 wird in Abhängigkeit des Ver¬ gleichs zwischen dem ermittelten Istwert xist und dem ermit¬ telten und gegebenenfalls im vierten Hauptschritt 24 begrenz¬ ten Sollwert xson der Querdynamikgröße der zur Erhöhung der Fahrstabilität am Fahrzeug einzustellende Sollwert Msoll der Giermomentgröße ermittelt, woraufhin in einem sechsten Haupt¬ schritt 26 die Längs- und/oder Querdynamik des Fahrzeugs der¬ art beeinflusst wird, dass sich ein dem ermittelten Sollwert Msoii entsprechender Istwert Mist der Giermomentgröße am Fahr¬ zeug einstellt. Hierbei wird eine fahrerseitig vorliegende Bremsmoment- und/oder Bremskraftanforderung berücksichtigt. Diese ergibt sich aus der vom Fahrer am Bremsbedienelement 13 hervorgerufenen Äuslenkung m, die in einem ersten Neben¬ schritt 31 bereitgestellt wird.In the fifth main step 25 is a function of the method equalization is x between the determined actual value and the ermit¬ telten and begrenz¬ th optionally in a fourth main step 24, target value x so the transverse dynamics of size n of the set value M to be set to increase the driving stability of the vehicle is to the Yaw momentum determined, whereupon in a sixth Haupt¬ step 26, the longitudinal and / or lateral dynamics of the vehicle der¬ art is affected, that adjusts the determined setpoint M so ii corresponding actual value M is the yaw momentum on Fahr¬ zeug. In this case, a braking torque and / or braking force request present on the driver side is taken into account. This results from the deflection m caused by the driver on the brake control element 13, which is provided in a first secondary step 31.
Anschließend wird das Verfahren in einem Schlussschritt 27 beendet. Subsequently, the method is terminated in a final step 27.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Stabilisierung eines Fahrzeugs, mit einer Erfassungseinrichtung (10) , die zur Ermittlung eines Ist¬ werts ( Xist) einer die Querdynamik des Fahrzeugs be¬ schreibenden Querdynamikgröße vorgesehen ist, und mit ei¬ ner Auswerteeinheit (11), die einen Sollwert (xson) für die Querdynamikgröße ermittelt und auf einen in Abhängig¬ keit einer vorgegebenen Stabilitätsbedingung bestimmten Grenzwert (xgrenz) begrenzt, wenn sich ergibt, dass der Sollwert (xson) der Querdynamikgröße den ermittelten Grenzwert (xgrenz) betragsmäßig überschreitet, wobei die Auswerteeinheit (11) zur Beeinflussung der Längs- und/o¬ der Querdynamik des Fahrzeugs vorgesehene Fahrzeugaggre¬ gate (12) in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert (xist) und dem ermittelten und gege¬ benenfalls begrenzten Sollwert (xsoii) der Querdynamik¬ größe derart ansteuert, dass die Fahrstabilität des Fahr¬ zeugs erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdynamikgröße eine Kippwinkelgröße (φ), die einen Kippwinkel (φ) des Fahrzeugs beschreibt, und/oder eine Schräglaufwinkelgröße (α), die einen an einem Fahr¬ zeugrad auftretenden Schräglaufwinkel (α) beschreibt, umfasst.1. A device for stabilizing a vehicle, with a detection device (10), which is provided for determining an Ist¬ value (Xi st ) of the transverse dynamics of the vehicle be¬ writing transverse dynamics variable, and with ei¬ ner evaluation unit (11) having a Reference value (x so n) determined for the transverse dynamics quantity and limited to a limit value (x gren z) determined as a function of a given stability condition, if it is found that the desired value (x so n) of the transverse dynamic quantity exceeds the determined limit value (x limit ) amount exceeds, wherein the evaluation unit (11) for influencing the longitudinal and / or the transverse dynamics of the vehicle provided Fahrzeugaggre¬ gate (12) as a function of a comparison between the determined actual value (x is ) and the determined and possibly limited setpoint (x so ii) controls the Querdynamik¬ size such that the driving stability of Fahr¬ vehicle is increased, characterized in that the di e transverse dynamic quantity is a Kippwinkelgröße (φ), which describes a tilt angle (φ) of the vehicle, and / or a slip angle size (α), which describes a skew angle (α) occurring at a Fahr¬ includes.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippwinkelgröße (φ) den Kippwinkel (φ) selbst und/oder das zeitliche Verhalten des Kippwinkels (φ) be¬ schreibt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the Kippwinkelgröße (φ) the tilt angle (φ) itself and / or the temporal behavior of the tilt angle (φ) be¬ writes.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglaufwinkelgröße (α) den an einer Vorder¬ radachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel (αv) und/oder den an einer Hinterradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel (αh) beschreibt.3. A device according to claim 1, characterized in that the slip angle size (α) describes the occurring at a Vorder¬ wheel axle of the vehicle slip angle (α v ) and / or occurring at a rear wheel axle of the vehicle slip angle (α h ).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglaufwinkelgröße (cc ) eine Schräglaufwin- keldifferenz (Δα ) zwischen dem an der Vorderradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglaufwinkel (αv) und dem an der Hinterradachse des Fahrzeugs auftretenden Schräglauf¬ winkel (αh) beschreibt.4. The device according to claim 1, characterized in that the slip angle size (cc) a skew angle difference (Δα) between the occurring at the front wheel axle of the vehicle slip angle (α v ) and occurring at the rear wheel axle of the vehicle skew angle (α h ) describes.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (11) in Abhängigkeit des Ver¬ gleichs zwischen dem Istwert (xist) und dem Sollwert (xsoii) der Querdynamikgröße einen zur Erhöhung der Fahr¬ stabilität am Fahrzeug einzustellenden Sollwert (Msoll) einer Giermomentgroße, die ein auf das Fahrzeug wirkendes Giermoment beschreibt, ermittelt, wobei die Ansteuerung der Fahrzeugaggregate (12) dann derart erfolgt, dass ein dem ermittelten Sollwert (M3011) entsprechender Istwert (Mist) der Giermomentgröße am Fahrzeug eingestellt wird.5. The device according to claim 1, characterized in that the evaluation unit (11) as a function of Ver¬ equal between the actual value (x is ) and the desired value (x so ii) of the transverse dynamics quantity to be set to increase the Fahr¬ stability on the vehicle setpoint (M soll ) a Giermomentgrße, which describes a vehicle acting on the yaw moment, determined, wherein the control of the vehicle units (12) then takes place such that the determined setpoint (M 3011 ) corresponding actual value (Mi st ) set the yaw momentum on the vehicle becomes.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugaggregate (12) zumindest Radbremsein¬ richtungen (12a ... 12d) umfassen, die zur Abbremsung je¬ weils zugeordneter Fahrzeugräder vorgesehen sind, wobei die Ansteuerung der Radbremseinrichtungen (12a ... 12d) zur Erhöhung der Fahrstabilität durch radselektive Vorgabe zu erzeugender Bremsmomente und/oder Bremskräfte erfolgt.6. The device according to claim 1, characterized in that the vehicle units (12) at least Radbremsein¬ directions (12a ... 12d), which are provided for braking je¬ Weils assigned vehicle wheels, wherein the control of Radbremseinrichtungen (12a ... 12d) to Increasing the driving stability by radselektive specification to be generated braking torque and / or braking forces takes place.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (11) bei der radselektiven Vor¬ gabe der zu erzeugenden Bremsmomente und/oder Bremskräfte eine gegebenenfalls fahrerseitig vorliegende Bremsmomen¬ tanforderung und/oder Bremskraftanforderung berücksich¬ tigt.7. The device according to claim 6, characterized in that the evaluation unit (11) in the radselektiven Vor¬ task of the braking torque and / or braking forces to be generated an optionally driver side present Bremsmomen¬ tanforderung and / or braking force request taken into account.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (11) den Istwert (xist) der Querdynamikgröße auf Basis einer Eingangsgröße, die den momentanen Bewegungszustand des Fahrzeugs beschreibt, er¬ mittelt.8. The device according to claim 1, characterized in that the evaluation unit (11) the actual value (x is ) of the transverse dynamics quantity on the basis of an input variable which describes the current state of motion of the vehicle, er¬ mediates.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (11) den Sollwert (xson) der Querdynamikgröße auf Basis einer Eingangsgröße, die den momentanen Bewegungszustand des Fahrzeugs beschreibt, er¬ mittelt.9. The device according to claim 1, characterized in that the evaluation unit (11) determines the desired value (x so n) of the transverse dynamic quantity on the basis of an input variable which describes the instantaneous state of motion of the vehicle.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert (xgrenZ) der Querdynamikgröße entweder fest vorgegeben ist oder aber von der Auswerteeinheit (11) auf Basis einer Eingangsgröße, die den momentanen Bewegungszustand des Fahrzeugs beschreibt, ermittelt wird.10. The device according to claim 1, characterized in that the limit value (x grenZ ) of the transverse dynamics quantity is either fixed or determined by the evaluation unit (11) on the basis of an input variable which describes the current state of motion of the vehicle.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Eingangsgröße um eine Längsgeschwin¬ digkeitsgröße (V1), die eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Quergeschwindig- keitsgröße, die eine Quergeschwindigkeit (vq) des Fahr¬ zeugs beschreibt, und/oder um eine Querbeschleunigungs- größe (aq), die eine auf das Fahrzeug wirkende Querbe¬ schleunigung beschreibt, und/oder um eine Schwimmwinkel¬ größe (ß), die den Schwimmwinkel des Fahrzeugs be¬ schreibt, und/oder um eine Gierratengröße (ψ), die die Gierrate des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Rad¬ lenkwinkelgröße (δ), die einen an lenkbaren Fahrzeugrä¬ dern eingestellten Radlenkwinkel beschreibt, und/oder um Federweggrößen (di,i=1.,.4 ) , die an Radfedereinrichtungen des Fahrzeugs auftretende Einfederwege beschreiben, und/oder um eine Wankratengröße, die die Wankrate des Fahrzeugs beschreibt, und/oder um eine Schwerpunktlagengröße (ssp), die die Lage des Fahrzeugschwerpunkts beschreibt, und/oder um eine Haftreibungsgröße (μr), die eine zwi¬ schen Fahrzeugrädern und der Fahrbahnoberfläche auftre¬ tende Haftreibung beschreibt, handelt.11. The device according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that it is the input quantity by a Längsgeschwin¬ digkeitsgröße (V 1 ), the longitudinal velocity of the Vehicle describes, and / or by a Quergeschwindig- keitsgröße, which describes a lateral velocity (v q ) of the vehicle, and / or by a lateral acceleration quantity (a q ), which describes a vehicle acting on the Querbe¬ acceleration, and / or by a Schwimmwinkel¬ size (ß), which writes the slip angle of the vehicle be¬, and / or by a yaw rate (ψ), which describes the yaw rate of the vehicle, and / or by a Rad¬ steering angle size (δ), the describes a wheel steering angle set on steerable vehicle wheels, and / or spring travel dimensions (di , i = 1. , 4 ) describing compression travel occurring on wheel suspension devices of the vehicle, and / or a roll rate variable describing the roll rate of the vehicle; and / or by a center of gravity position (s sp ) which describes the position of the center of gravity of the vehicle, and / or by a coefficient of static friction (μ r ) which forms an intermediate vehicle wheels and the road surface Stiction describes, acts.
12. Verfahren zur Stabilisierung eines Fahrzeugs, bei dem ein Istwert (xist) einer die Querdynamik des Fahrzeugs be¬ schreibenden Querdynamikgröße ermittelt wird, und bei dem ein Sollwert (xsou) für die Querdynamikgröße ermittelt und auf einen in Abhängigkeit einer vorgegebenen Stabili¬ tätsbedingung bestimmten Grenzwert (xgrenz) begrenzt wird, wenn festgestellt wird, dass der Sollwert (xsou) der Querdynamikgröße den ermittelten Grenzwert (xgrenz) be¬ tragsmäßig überschreitet, wobei die Längs- und/oder Quer¬ dynamik des Fahrzeugs in Abhängigkeit eines Vergleichs zwischen dem ermittelten Istwert (xist) und dem ermittel¬ ten und gegebenenfalls begrenzten Sollwert (xson) der Querdynamikgröße derart beeinflusst wird, dass die Fahr¬ stabilität des Fahrzeugs erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdynamikgröße eine Kippwinkelgröße (φ), die einen Kippwinkel (φ) des Fahrzeugs beschreibt, und/oder eine Schräglaufwinkelgröße (α), die einen an einem Fahr- zeugrad auftretenden Schräglaufwinkel (α) beschreibt, urafasst. 12. A method for stabilizing a vehicle, in which an actual value (x is ) of a transverse dynamics of the vehicle be¬ writing transverse dynamics variable is determined, and in which a setpoint (x so u) determined for the transverse dynamics quantity and to a function of a given Stabili ¬ limited condition limit (x limit ) is limited, if it is determined that the desired value (x so u) of the transverse dynamics size exceeds the determined limit value (x limit ) trag¬, the longitudinal and / or Quer¬ dynamics of the vehicle in Dependence of a comparison between the determined actual value (x ist ) and the ascertained and possibly limited desired value (x so n) of the transverse dynamics variable is influenced in such a way that the driving stability of the vehicle is increased, characterized in that the transverse dynamic quantity is a tilting angle variable ( φ), which describes a tilt angle (φ) of the vehicle, and / or a slip angle size (α), which is a n at a driving zeugrad occurring slip angle (α) describes urafasst.
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